Washable and Breathable Electret Sensors Based on a Hydro-Charging Technique for Smart Textiles

驻极体 材料科学 复合材料 相对湿度 电晕放电 压力传感器 湿度 接触带电 透气比表面积 电压 电气工程 摩擦电效应 机械工程 物理 热力学 工程类 图层(电子)
作者
Jianfeng Zhang,Gangjin Chen,Kaijun Zhang,Dazhe Zhao,Zhaoyang Li,Junwen Zhong
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:15 (1): 2449-2458 被引量:19
标识
DOI:10.1021/acsami.2c19224
摘要

Flexible electromechanical sensors based on electret materials have shown great application potential in wearable electronics. However, achieving great breathability yet maintaining good washability is still a challenge for traditional electret sensors. Herein, we report a washable and breathable electret sensor based on a hydro-charging technique, namely, hydro-charged electret sensor (HCES). The melt-blown polypropylene (MBPP) electret fabric can be charged while washing with water. The surface potential of MBPP electret fabric can be improved by optimizing the type of water, water pressure, water temperature, drying temperature, drying time, ambient air pressure, and ambient relative humidity. It is proposed that the single fiber has charges of different polarities on the upper and lower surfaces due to contact electrification with water, thereby forming electric dipoles between fibers, which can lead to better surface potential stability than the traditional corona-charging method. The HCES can achieve a high air permeability of ∼215 mm/s and sensitivity up to ∼0.21 V/Pa, with output voltage remaining stable after over 36,000 working cycles and multiple times of water washing. As a demonstration example, the HCES is integrated into a chest strap to monitor human respiration conditions.

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